페라이트 및 마르텐사이트계 스테인리스강의 열처리 특성 및 성능 특성
3. 페라이트계 스테인리스강
페라이트계 스테인리스강은 크롬을 주원소로 하며 그 함량은 12~30% Cr입니다. 이 유형의 강철은 단상 구조를 갖고 있으며 상전이가 없으며 강한 자기 특성을 갖고 있습니다. 일반적인 강철 등급은 430입니다. 더 저렴한 스테인리스강 유형 409는 스테인리스강의 비용을 줄이기 위해 1960년대 미국에서 개발되었습니다. 자동차, 오토바이 등의 머플러, 하수관 등에 널리 사용되며, 페라이트계 스테인리스강 계열에도 속합니다.
이러한 유형의 강철은 강도가 낮고 오스테나이트 강철과 마찬가지로 열처리로 강화할 수 없습니다. 또한, 열처리에 의한 결정립 성장은 오스테나이트강에 비해 빠르고 결정립 크기도 크다. 따라서 열처리 중 결정립 성장과 오스테나이트 상변태를 방지하려면 온도가 너무 높지 않아야 합니다. 일반적으로 열처리의 최대 온도는 850도를 초과하지 않습니다. 표 4는 페라이트계 스테인리스 강의 온도 범위를 보여줍니다.
표 4: 페라이트계 스테인리스강의 온도 범위
페라이트계 스테인리스강을 가공할 때는 370~550도의 온도에서 체류 시간을 유지해야 하며, 특히 고{2}}크롬 페라이트계 스테인리스강을 유지해야 합니다. 재료를 370~550도의 온도 범위에서 장기간 보관하면 475도 파괴가 일어나기 쉽습니다. 즉, 경도가 증가하고 신율이 크게 감소하거나 0이 되며 재료의 내식성도 감소합니다. 실험에 따르면 27Cr강을 475도에서 100시간 동안 가열한 후 소재의 상온 인장강도는 50% 증가하고 항복강도는 150% 증가하며 연신율은 0이 되는 것으로 나타났습니다. 또한, 이 강의 용접 성능은 좋지 않습니다(용접 열 영향-영향부의 입자가 인상적이고 부서지기 쉽습니다).
4. 마르텐사이트계 스테인리스강
마르텐사이트계 스테인리스강의 특성은 처음 두 가지 유형의 스테인리스강과 매우 다릅니다. 이 유형의 스테인레스강은 상변태점이 다르며 담금질을 통해 경화될 수 있습니다. 또한 크롬 함량이 높고 인성이 우수하여 템퍼링 중에 강도와 인성을 넓은 범위 내에서 조정할 수 있습니다. 따라서 마르텐사이트계 스테인리스강은 구조용강 및 공구강으로 사용될 수 있다.
마르텐사이트계 스테인리스강을 공구강으로 사용하는 경우 담금질 상태입니다. 담금질을 위해서는 탄화물이 오스테나이트로 변태될 수 있도록 온도를 임계점 이상으로 올려야 합니다. 탄화물을 녹이기 위해 온도를 높이면 탄소 확산 속도가 느려집니다. 균일한 오스테나이트 조직을 얻기 위해서는 일반적으로 가열 온도를 임계 온도보다 50도 높게 설정하고 탄화물이 완전하고 균일하게 녹을 수 있도록 일정한 유지 시간이 필요합니다. 물론 너무 오랫동안 가열하거나 너무 높은 온도에서 가열하면 마르텐사이트 형성이 고르지 않게 되고 잔류 오스테나이트 조직이 증가하여 팽창 차이로 인해 재료 내부에 내부 응력이 발생하게 됩니다. 마르텐사이트강은 열균열에 민감한 강종입니다. 저온에서 열 전달이 적고, 급속 가열 시 균열이 발생하기 쉽습니다. 따라서 부품이 큰 소재를 사용하는 경우에는 예열한 후 급속 냉각해야 합니다. 표 5는 마르텐사이트계 스테인리스강의 템퍼링 온도를 보여줍니다.
표 5: 마르텐사이트계 스테인리스강의 템퍼링 온도
구조용강으로 사용하는 경우에는 담금질에 따라 템퍼링(담금질 및 어닐링)을 실시해야 합니다. 마르텐사이트계 스테인리스강은 취성이 있으며 온도는 580도보다 낮아서는 안됩니다. 템퍼링 온도에서 냉각할 때 취성 열을 피하기 위해 오일 담금질이 종종 사용됩니다. 마르텐사이트계 스테인리스강은 담금질 후 곧 어닐링되어야 한다는 점에 유의해야 합니다.
5. 스테인레스강의 풍화-경화
오스테나이트계, 페라이트계, 마르텐사이트계 스테인리스강이 널리 사용되지만 구조용 강재로 사용하기에는 여전히 어려움이 있습니다. 오스테나이트계 스테인리스강은 항복강도가 약 200N/mm2에 불과해 구조용 강재로는 아직 적합하지 않습니다. 마르텐사이트계 스테인리스강은 어닐링, 템퍼링 등의 열처리를 통해 높은 항복강도를 얻을 수 있지만 내식성은 좋지 않습니다. 높은 내식성과 고강도가 요구되는 용도를 위해 새로운 유형의 Cr-Ni 스테인레스강이 개발되었습니다. - 내후성-경화 스테인레스강(PH 스테인레스강이라고도 함).
새로운 유형의 스테인레스 강의 열처리에는 어닐링, 완전 어닐링, 용액 어닐링, 시효 어닐링 및 변태 담금질이 포함됩니다. 그 속성은 다음과 같습니다:
• 숙성되면 부드러워지고 쉽게 재가공될 수 있습니다.
• 적절한 시효 처리를 통해 필요한 특성을 얻을 수 있습니다.
• 유사한 스테인리스강과 동일한 내식성을 가지며 응력 부식 균열에 대한 저항성이 향상되었습니다.
• 변태 담금질은 특정 온도 이하에서 담금질하는 과정입니다. 석출경화용으로 가장 많이 사용되는 스테인리스강은 마르텐사이트강이며, 강종은 631(0Crl7Ni7A1)입니다. 이 유형의 강철을 템퍼링하려면 먼저 용액을 사용하고 재료를 1000-1100도까지 가열한 다음 급속 냉각한 다음 공작 기계의 다양한 요구 사항에 따라 621도, 565도 및 510도 노화와 같은 다양한 온도에서 노화 처리를 수행합니다.
위의 분석에서 스테인리스 강의 어닐링이 복잡하다는 것을 알 수 있습니다. 사용자의 다양한 요구 사항을 충족하려면 다양한 등급의 강의 특성에 따라 다양한 어닐링 방법을 사용해야 합니다.
